(57)【要約】  車両の内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路内に設けられ前記排気浄化触媒に流入する排気に燃料を供給する燃料供給装置と、前記燃料供給装置から供給された燃料を加熱する加熱装置と、前記加熱装置を制御するコントローラと、を備えた内燃機関の排気浄化システム。前記コントローラは、前記排気浄化触媒の状態に基づく第１の処理要求が成立し、且つ前記車両の運転状態に基づく第２の処理要求が成立していないとき（ｔ２）に、前記加熱装置を、前記燃料が着火可能な着火しきい値よりも低い予熱温度に制御し、前記第１の処理要求と、前記第２の処理要求とが成立しているとき（ｔ３）に、前記加熱装置を、前記着火しきい値よりも高い着火温度に制御することを特徴とする。
2011125089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路内に設けられ前記排気浄化触媒に流入する排気に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から供給された燃料を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置を制御するコントローラと、を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記コントローラは、
前記排気浄化触媒の状態に基づく第１の処理要求が成立し、且つ前記車両の運転状態に基づく第２の処理要求が成立していないときに、前記加熱装置を、前記燃料が着火可能な着火しきい値よりも低い予熱温度に制御し、
前記第１の処理要求と、前記第２の処理要求とが成立しているときに、前記加熱装置を、前記着火しきい値よりも高い着火温度に制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記コントローラは更に、前記第１及び第２の処理要求が成立した後に、前記第２の処理要求が成立しなくなった場合には、前記第１の処理要求が成立しなくなるまでの間にわたり、前記加熱装置を前記着火温度に制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒の温度が所定値未満であることを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記排気浄化触媒は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であり、
前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定値より多いことを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記排気浄化触媒は選択還元型ＮＯｘ触媒であり、
前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒の還元剤吸蔵量が所定値より少ないことを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記排気浄化触媒はＨＣ吸着触媒であり、
前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒のＨＣ吸着量が所定値より多いことを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒のＳＯｘ堆積量が所定値より多いことを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記第２の処理要求は、前記車両が減速中であること、及び前記内燃機関がアイドリング中であることのうちの少なくともいずれかを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒に燃料を供給する燃料供給装置を備えた排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路内に配置された触媒に燃料を供給する機能を有する触媒燃焼装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。この装置では、メインインジェクタで触媒燃焼部に燃料を供給し、他方で、サブインジェクタから噴射される燃料にスパークプラグで着火させ、その火炎によって触媒燃焼部を予熱する。【０００３】
特許文献２に開示されている装置では、排気ガス浄化用触媒に組み込まれた中心電極と外周電極との間に通電して、触媒をエンジン始動前に予熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６５３３５号公報
【特許文献２】特開２００７−３２１７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の装置では、サブインジェクタから噴射される燃料の着火遅れによるエミッションの悪化は考慮されていない。また上記特許文献２の装置は触媒に燃料を供給するものではないため、触媒に供給される燃料に起因したエミッションの悪化は考慮されていない。【０００６】
本発明の目的は、触媒に供給される燃料の着火遅れによるエミッションの悪化を抑制できる新規な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、
車両の内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路内に設けられ前記排気浄化触媒に流入する排気に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から供給された燃料を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置を制御するコントローラと、を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記コントローラは、
前記排気浄化触媒の状態に基づく第１の処理要求が成立し、且つ前記車両の運転状態に基づく第２の処理要求が成立していないときに、前記加熱装置を、前記燃料が着火可能な着火しきい値よりも低い予熱温度に制御し、
前記第１の処理要求と、前記第２の処理要求とが成立しているときに、前記加熱装置を、前記着火しきい値よりも高い着火温度に制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化システムである。【０００８】
この態様では、コントローラは、排気浄化触媒の状態に基づく第１の処理要求が成立し、且つ車両の運転状態に基づく第２の処理要求が成立していないときに、加熱装置を着火温度よりも低い予熱温度に制御する。そして、第１の処理要求と第２の処理要求とが成立しているときに、加熱装置を着火温度に制御する。したがって、加熱装置が予熱温度まで予熱された状態から着火温度に昇温されるので、着火温度に迅速に到達でき、触媒に供給される燃料の着火遅れによるエミッションの悪化を抑制できる。【０００９】
好適には、前記コントローラは更に、前記第１及び第２の処理要求が成立した後に、前記第２の処理要求が成立しなくなった場合には、前記第１の処理要求が成立しなくなるまでの間にわたり、前記加熱装置を前記着火温度に制御する。この態様では、ひとたび加熱装置が着火温度に制御されたときは、第１の処理要求が成立しなくなるまで着火が継続されるので、第１の処理要求によって要求された触媒の処理を短時間で実行できる。【００１０】
好適には、前記第１の処理要求は、排気浄化触媒が排気通路への燃料の供給及び供給された燃料の燃焼を必要とする状態にあることを条件として成立する。更に好適には、前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒の温度が所定値未満であることを条件として成立する。【００１１】
前記排気浄化触媒が吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である場合には、好適には、前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定値より多いことを条件として成立する。【００１２】
前記排気浄化触媒が選択還元型ＮＯｘ触媒である場合には、好適には、前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒の還元剤吸蔵量が所定値より少ないことを条件として成立する。選択還元型ＮＯｘ触媒は、還元剤として尿素水を用いるもの、アンモニアを用いるもの、燃料（ＨＣ）を用いるものを含む。【００１３】
前記排気浄化触媒がＨＣ吸着触媒である場合には、好適には、前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒のＨＣ吸着量が所定値より多いことを条件として成立する。【００１４】
好適には、前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒のＳＯｘ堆積量が所定値より多いことを条件として成立する。【００１５】
好適には、前記第２の処理要求は、前記車両が減速中であること、及び前記内燃機関がアイドリング中であることのうちの少なくともいずれかを条件として成立する。【００１６】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、触媒に供給される燃料の着火遅れによるエミッションの悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施形態の概念図である。
【図２】図２はグロープラグ加熱及び燃料供給処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は実施形態における車速、グロープラグへの供給電圧、及びグロープラグ温度を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態について以下に説明する。図１において、第１実施形態の内燃機関の排気浄化システムは、エンジン本体１、吸気管２及び排気管３を有する。エンジン本体１はディーゼル内燃機関であるが、他の形式の内燃機関であってもよい。
【００２０】
吸気管２にはスロットル弁４及びサージタンク５が配置されている。スロットル弁４はスロットルアクチュエータ７によって駆動される。エンジン本体１の燃焼室に向けて、走行用のインジェクタ６が設けられている。
【００２１】
排気管３は、図１において左側が上流側であってエンジン本体１に接続されており、図中右側が下流側であって不図示のマフラーに接続されている。排気管３内には触媒１１が設けられている。触媒１１は酸化触媒として構成されており、触媒物質としては例えばＰｔ／ＣｅＯ２、Ｍｎ／ＣｅＯ２、Ｆｅ／ＣｅＯ２、Ｎｉ／ＣｅＯ２、Ｃｕ／ＣｅＯ２等を用いることができる。触媒１１の基材には、コージェライトあるいはメタルが用いられている。
【００２２】
触媒１１より上流側の排気管３内には、触媒加熱用のインジェクタ１２がその噴射口を排気管３内部に臨ませて設置されている。インジェクタ１２には、燃料タンク１３内の燃料がポンプ１４を介して供給される。なお、燃焼を促進させるために、外部から排気管３の内部に燃焼用空気を供給するための管路、制御弁及びコンプレッサを設けても良い。
【００２３】
インジェクタ１２よりも下流側の排気管３内には、グロープラグ１５が設けられている。グロープラグ１５には、これに給電するための直流電源１６及び駆動回路１７が接続されている。グロープラグ１５は電熱型の加熱装置であって、インジェクタ１２から供給された燃料を加熱して着火させることができる。加熱装置としてはグロープラグに代えてセラミックヒータを用いてもよい。
【００２４】
触媒１１よりも上流側の排気管３内には、排気温センサ１８が設置されている。触媒１１よりも下流側の排気管３内には、ＮＯｘセンサ１９が設置されている。エンジン本体１のウォータジャケットには水温センサ２３が設置されている。吸気管２内のスロットル弁２の近傍には、吸気温センサ２４が設置されている。センサ１８，２３，２４は、温度により抵抗値が変化するサーミスタを有し、温度の変化をサーミスタの抵抗値変化で検出する。ＮＯｘセンサ１９は、例えば固体電解質を含んで構成されている。図示しない駆動輪の近傍には、エンジン本体１が搭載されている車両の車速を検出する車速センサ２５が設置されている。スロットル弁４の近傍の吸気管２内には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ２６が設置されている。
【００２５】
触媒１１よりも下流側の排気管３と、サージタンク５よりも下流側の吸気管２とを結んで、ＥＧＲ（排ガス再循環）通路２０が設けられている。ＥＧＲ通路２０には、排ガスを冷却するためのインタークーラ２１と、流量を制御するためのＥＧＲ制御弁２２とが配置されている。
【００２６】
スロットルアクチュエータ７、ポンプ１４、グロープラグ１５、昇圧回路１７及びＥＧＲ制御弁２２の動作は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）３０によって制御される。
【００２７】
ＥＣＵ３０は周知のワンチップマイクロプロセッサであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性記憶装置、入出力インターフェイス、Ａ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータを備えている。ＥＣＵ３０の入力インターフェイスには、エンジン運転状態及び操作入力状態を含む車両の状態を検出する各種のセンサが電気的に接続され、信号が入力される。このような各種のセンサには、上述した排気温センサ１８、ＮＯｘセンサ１９、水温センサ２３、吸気温センサ２４、車速センサ２５及びエアフローメータ２６のほか、スロットル開度センサ、クランク角センサ、アクセルペダルセンサが含まれる。
【００２８】
ＥＣＵ３０の出力インターフェイスには、インジェクタ６，１２、ポンプ１４、駆動回路１７及びＥＧＲ制御弁２２が電気的に接続され、制御信号が出力される。ＥＣＵ３０は、各センサの検出値を含む車両の状態とくにエンジン本体１の動作状態を示すパラメータに基づいて、燃料供給指示量を算出し、指示量に応じた時間だけインジェクタ６，１２を開くべく制御信号を出力する。この制御信号に従って、燃料供給指示量に応じた量の燃料がインジェクタ６，１２から供給される。
【００２９】
ＥＣＵ３０のＲＯＭには、各種プログラム、マップ及び基準値・初期値が格納されている。ＲＯＭに格納されている基準値は、後述する処理に使用されるグロープラグ温度の基準値である予熱温度Ｔ１及び着火温度Ｔ２、並びに触媒要求及び処理実行要求が成立しているか否かを判断するための各基準値を含む。
【００３０】
以上のとおり構成された第1実施形態の動作について、図２のフローチャート及び図３のタイムチャートを参照しながら説明する。第１実施形態では、インジェクタ１２及びグロープラグ１５が触媒１１の暖機のために用いられる。図２のフローチャートは、エンジン本体１の動作中にわたり所定時間ごとに繰返し実行される。
【００３１】
図２において、まずＥＣＵ３０は、触媒１１の状態及び車両の運転状態に関連する各パラメータの値を読み込む（Ｓ１０）。ここで読み込まれるパラメータは、排気温センサ１８によって検出される排気温度、水温センサ２３によって検出される冷却水温、吸気温センサ２４によって検出される吸気温度、及びＥＧＲ制御弁２２の動作状態を含む。
【００３２】
次にＥＣＵ３０は、触媒１１の状態に基づく第１の処理要求（以下適宜「触媒要求」という）が成立しているかを判断する（Ｓ２０）。本実施形態では、推定触媒温度が所定値より低い場合に触媒要求が成立する。推定触媒温度は、例えば排気温度、冷却水温、吸気温度、及びＥＧＲ制御弁の動作状態に基づいて所定の関数又はマップにより、ＥＣＵ３０が算出する。ＥＣＵ３０は、算出された推定触媒温度を、予め定められた基準値と比較し、推定触媒温度が基準値より低い場合に、触媒要求が成立している旨を判断する。触媒要求が成立していない場合には、ステップＳ２０で否定されて処理がリターンされる。
【００３３】
ステップＳ２０で肯定、すなわち触媒要求が成立している場合には、ＥＣＵ３０は駆動回路１７に制御出力を行い、グロープラグ１５への供給電圧を増加させる（Ｓ３０）。この電圧の増加は、グロープラグ１５が予熱温度Ｔ１に達するまで（Ｓ４０）繰返し実行される。この予熱温度Ｔ１は、燃料に着火させることが可能な着火しきい値Ｔｉ（図３参照）よりも低い。
【００３４】
次にＥＣＵ３０は、車両の運転状態に基づく第２の処理要求（以下適宜「処理実行要求」という）が成立しているかを判断する（Ｓ５０）。本実施形態では、車速センサ２５により検出される車速が減速中の場合に、処理実行要求が成立する。車速が減速中でない場合には、処理実行要求が成立していないため、ステップＳ５０で否定されて処理がリターンされる。
【００３５】
ステップＳ５０で肯定、すなわち処理実行要求が成立している場合には、ＥＣＵ３０は駆動回路１７に制御出力を行い、グロープラグ１５への供給電圧を更に増加させる（Ｓ６０）。この電圧の増加は、グロープラグ１５が着火温度Ｔ２に達するまで（Ｓ７０）繰返し実行される。この着火温度Ｔ２は、燃料に着火させることが可能な着火しきい値Ｔｉよりも高い。
【００３６】
グロープラグ１５の先端部が着火温度Ｔ２に達したことを条件に、ＥＣＵ３０はインジェクタ１２を制御して、燃料を排気管３内に噴射する（Ｓ８０）。インジェクタ１２から噴射された燃料は、グロープラグ１５によって着火され、燃焼する。この燃焼により発生した火炎Ｆは触媒１１を加熱する。燃料が噴射された時点でグロープラグ１５が着火温度Ｔ２に達していることが保証されるため（Ｓ７０）、燃料の失火が抑制される。
【００３７】
次にＥＣＵ３０は、第１の処理要求（すなわち、触媒要求）が成立しているかを再び判断する（Ｓ９０）。そして、触媒要求が成立しなくなるまでの間にわたり、ステップＳ６０からＳ８０までの処理を繰返し実行する。したがって、触媒要求及び処理実行要求が成立（Ｓ２０，Ｓ５０）した後に、処理実行要求が成立しなくなった場合であっても、触媒要求が成立しなくなるまでの間にわたり、グロープラグ１５が着火温度Ｔ２に継続して制御される。触媒要求が成立しなくなった場合、すなわち触媒温度が所定値より高くなった場合には、ステップＳ９０で否定されて処理がリターンされる。
【００３８】
以上の一連の処理が行われた場合の車速、グロープラグ供給電圧及びグロープラグ温度の変化を、図３のタイムチャートに従って説明する。車速がアイドリング状態から上昇し（ｔ０）、定速度で走行している間に、触媒１１の状態に基づく触媒要求が成立すると（Ｓ２０）、車両の運転状態に基づく処理実行要求（Ｓ５０）が成立するまでの間は、グロープラグ１５は着火温度Ｔ２よりも低い予熱温度Ｔ１に制御される（Ｓ３０，Ｓ４０、ｔ２）。そして、車両の減速が検知されると（ｔ３）、触媒要求と処理実行要求とが成立するため（Ｓ５０で肯定）、グロープラグ１５は着火温度Ｔ２に制御される（ｔ３）。たとえ減速が終了し（ｔ４）、処理実行要求が成立しなくなったとしても、グロープラグ１５の温度は、触媒要求が成立しなくなるまで（ｔ５）継続して実行される。
【００３９】
仮にステップＳ２０からＳ４０までの予熱が行われない場合には、車両の減速が検知されたことに応答して（ｔ３）グロープラグ１５への給電が開始されるが（二点鎖線ａ）、グロープラグ１５の昇温の遅延により、減速が終了した時点（ｔ４）までにはグロープラグ１５の温度が着火しきい値Ｔｉに達しない（二点鎖線ｂ）か、達しても着火の遅れに起因して、エミッション悪化を抑制できないことになる。これに比して、本実施形態では予熱を行うため、着火温度Ｔ２に迅速に到達できる。
【００４０】
以上詳述したとおり、本実施形態では、ＥＣＵ３０は、触媒１１の状態に基づく触媒要求が成立し（Ｓ２０）、且つ車両の運転状態に基づく処理実行要求（Ｓ５０）が成立していないときに、グロープラグ１５を着火温度Ｔ２よりも低い予熱温度Ｔ１に制御する（Ｓ３０，Ｓ４０）。そして、触媒要求と処理実行要求とが成立しているときに、グロープラグを着火温度Ｔ２に制御する。したがって、グロープラグ１５が予熱温度Ｔ１まで予熱された状態から着火温度Ｔ２に昇温されるので、着火温度Ｔ２に迅速に到達でき、触媒１１に供給される燃料の着火遅れによるエミッションの悪化を抑制できる。また、グロープラグ１５を常に予熱しておくのでは待機時間中のエネルギの損失が大きいが、本実施形態では触媒要求が成立した時点で予熱を開始するため、予熱に要するエネルギ消費を抑制することができる。
【００４１】
また本実施形態では、ＥＣＵ３０は更に、触媒要求及び処理実行要求が成立（Ｓ２０，Ｓ５０）した後に、処理実行要求が成立しなくなった場合であっても、触媒要求が成立しなくなるまでの間にわたり（Ｓ９０）、グロープラグ１５を着火温度Ｔ２に制御する。したがって、ひとたびグロープラグ１５が着火温度Ｔ２に制御されたときは、触媒要求が成立しなくなるまで着火が継続されるので（Ｓ９０）、触媒要求によって要求された触媒１１の処理を短時間で実行できる。
【００４２】
なお、インジェクタ１５から供給された燃料を好適に燃焼させるため、燃料供給及び着火は排気中の酸素濃度の高い運転状態のとき（例えば、車両の減速中やエンジン本体１のアイドリング中）に実行するのが好ましい。このため、第２の処理要求（処理実行要求）は、車両が減速中であること、及びエンジン本体１がアイドリング中であることのうちの少なくともいずれかを条件として成立することとしてもよい。
【００４３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、触媒１１を吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（NSR: NOx Storage Reduction）として構成したものである。この場合、触媒１１は、アルミナＡｌ２Ｏ３等の酸化物からなる基材表面に、触媒成分としての白金Ｐｔのような貴金属と、ＮＯｘ吸収成分とが担持されて構成されている。ＮＯｘ吸収成分は、例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つから成る。
【００４４】
吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である触媒１１は、これに流入される排気ガスの空燃比が所定値（典型的には理論空燃比）よりリーンのときにはＮＯｘ（窒素酸化物）を吸収し、これに流入される排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘ を放出するという、ＮＯｘ の吸放出作用を行う。本実施形態ではディーゼルエンジンが使用されているため、通常時の排気空燃比はリーンであり、触媒１１は排気中のＮＯｘの吸収を行う。また、触媒１１の上流側にて還元剤としての燃料が供給され、流入排気ガスの空燃比がリッチになると、触媒１１は吸収したＮＯｘの放出を行う。そしてこの放出されたＮＯｘは還元剤と反応して還元浄化される。
【００４５】
第２実施形態では、第１の処理要求（触媒要求）は、触媒１１のＮＯｘ吸蔵量が所定値より多いことを条件として成立する。ＮＯｘ吸蔵量は、例えば、インジェクタ６からの燃料噴射量およびエンジン回転数Ｎｅから求められる排出ＮＯｘ量の前回の還元処理の実行からの積算値として、所定の関数又はマップにより推定することができる。
【００４６】
ＮＯｘ排出量は、エンジン回転数Ｎｅが高くなるほど、また燃料噴射量が多くなるほど増加する。ＥＣＵ３０は、所定時間毎に、実際のエンジン運転状態即ちエンジン回転速度ＮＥと燃料噴射量とに対応するＮＯｘ排出量を求め、これを時々刻々と積算していく。燃料噴射量の代わりにアクセル開度またはスロットル開度を用いることも可能である。
【００４７】
第２実施形態では、このＮＯｘ排出量の積算量であるＮＯｘ吸蔵量が、所定の基準ＮＯｘ吸蔵量を超えた場合に、触媒要求が成立したと判定し、逆に、ＮＯｘ吸蔵量が基準ＮＯｘ吸蔵量を超えていない場合、触媒要求が成立していないと判定する。なお、基準ＮＯｘ吸蔵量は、一定値としてもよいし、触媒１１の温度の関数として動的に取得してもよい。第２実施形態の残余の処理、及び機械的構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４８】
以上のとおり構成された第２実施形態、及び以下に述べる第３〜第７実施形態では、上記第１実施形態と同様に、グロープラグ１５が予熱温度Ｔ１まで予熱された状態から着火温度Ｔ２に昇温されるので、着火温度Ｔ２に迅速に到達でき、触媒１１に供給される燃料の着火遅れによるエミッションの悪化を抑制できる。また、ひとたびグロープラグ１５が着火温度Ｔ２に制御されたときは、触媒要求が成立しなくなるまで着火が継続されるので（Ｓ９０）、触媒要求によって要求された触媒１１の処理を短時間で実行できる。
【００４９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、触媒１１を上記第２実施形態と同様の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒として構成し、第１の処理要求を、ＮＯｘ浄化量に基づいて取得するものである。
【００５０】
ＮＯｘ浄化量は、触媒１１のＮＯｘ浄化能力を示す値であり、エンジン本体１からの推定ＮＯｘ排出量から、触媒下流のＮＯｘ量を減算することによって求められる。推定ＮＯｘ排出量は、エンジン運転状態即ちエンジン回転速度ＮＥと燃料噴射量（代わりにアクセル開度またはスロットル開度を用いてもよい）とに基づいて推定される。触媒下流のＮＯｘ量は、ＮＯｘセンサ１９によって検出される。触媒１１のＮＯｘ浄化能力は、触媒床温に応じて異なる。このためＥＣＵ３０は、第１の処理要求（触媒要求）が成立するか否かを、ＮＯｘ浄化量と現在の触媒床温とに基づいて判断する。すなわち、ＥＣＵ３０は、ＮＯｘ浄化量が現在の触媒床温に応じた基準値よりも多い場合に、触媒要求が成立したと判定し、逆に、ＮＯｘ浄化量が現在の触媒床温に応じた基準値よりも少ない場合に、触媒要求が成立していないと判定する。第３実施形態の残余の処理、及び機械的構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５１】
なお、第１の処理要求は、触媒１１の浄化能力の低下に関連する他のパラメータによって取得してもよい。例えば、触媒における反応熱は触媒の劣化度合いが大きいときほど低くなるため、排気温度、インジェクタ１２からの燃料供給量、及びエンジン本体１の空燃比から算出される推定触媒床温と、触媒１１に設けた温度センサ（不図示）によって検出される現在の触媒床温とに基づいて、触媒要求が成立したか否かを判断してもよい。この場合には、ＥＣＵ３０は、前者と後者との差が大きい（あるいは、前者に対する後者の比率が小さい）場合に、触媒要求が成立したと判定し、逆に、前者と後者との差が小さい（あるいは、前者に対する後者の比率が大きい）場合に、触媒要求が成立していないと判定することができる。
【００５２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態は、触媒１１を尿素選択還元型ＮＯｘ触媒（SCR: Selective Catalytic Reduction）として構成したものである。この場合、触媒１１は、例えば、ゼオライトまたはアルミナ等の基材表面にＰｔなどの貴金属を担持したものや、その基材表面にＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持させたもの、その基材表面にチタニヤ／バナジウム触媒（Ｖ２Ｏ５／ＷＯ３／ＴｉＯ２）を担持させたものとして構成することができる。
【００５３】
この尿素選択還元型ＮＯｘ触媒においては、還元剤としては尿素水溶液が用いられ、装置は触媒１１の直前に、還元剤を供給するための噴射装置を備える。供給された尿素水溶液は排気中でアンモニア（ＮＨ３）に変化し、触媒１１内に吸蔵される。流入排気ガスの空燃比がリーンという条件下で、排気ガス中のＨＣ、ＮＯが、触媒１１内に吸蔵されたアンモニアと定常的に且つ同時に反応して、Ｎ２，ＣＯ２，Ｈ２Ｏといったように浄化される。還元剤としてアンモニアを使用することもできる。
【００５４】
第４実施形態では、第１の処理要求（触媒要求）は、触媒１１のアンモニア吸蔵量が所定値より少ないことを条件として成立する。アンモニア吸蔵量は、例えば、触媒１１に対するアンモニア供給量からアンモニア消費量を減算することによって算出できる。アンモニア供給量は、供給された尿素水の積算量と、推定触媒温度（エンジン冷却水温度などに基づいて算出できる）とに基づいて、所定の関数又はマップによって求めることができる。アンモニア消費量は、エンジン本体１からの推定ＮＯｘ排出量（筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に基づいて算出できる）および推定触媒温度に基づいて、所定の関数又はマップによって求めることができる。第４実施形態の残余の処理、及び機械的構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５５】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態は、触媒１１をＨＣ選択還元型ＮＯｘ触媒（ＨＣ−ＳＣＲ）として構成したものである。この場合、触媒１１は、例えば銀添加アルミナ(Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３）をセラミックハニカムに担持したものや、ゼオライトを用いたものとして構成することができる。触媒１１は、軽油（炭化水素、ＨＣ）を還元剤として、例えば約２５０〜６００℃の温度領域でＮＯｘをＮ２に選択還元する。
【００５６】
第５実施形態では、第１の処理要求（触媒要求）は、触媒１１のＨＣ吸蔵量が所定値より少ないことを条件として成立する。ＨＣ吸蔵量は、例えば、触媒１１に対するＨＣ供給量からＨＣ消費量を減算することによって算出できる。ＨＣ供給量は、インジェクタ６，１２からの積算された燃料噴射量と、推定触媒温度（エンジン冷却水温度などに基づいて算出できる）とに基づいて、所定の関数又はマップによって求めることができる。ＨＣ消費量は、エンジン本体１からの推定ＮＯｘ排出量（筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に基づいて算出できる）および推定触媒温度に基づいて、所定の関数又はマップによって求めることができる。第５実施形態の残余の処理、及び機械的構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５７】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。第６実施形態は、触媒１１をＨＣ吸着触媒として構成したものである。この場合、触媒１１は、例えばゼオライト（ＦＥＲ型、ＭＯＲ型、ＦＡＵ型、ＭＦＩ型、β型ゼオライトなど）からなり、低温時にはＨＣを吸着・保持する一方、高温時には吸着・保持したＨＣを放出すると同時に酸化する。
【００５８】
第６実施形態では、第１の処理要求（触媒要求）は、触媒１１のＨＣ吸着量が所定値より多いことを条件として成立する。ＨＣ吸着量は、例えば、触媒１１に対するＨＣ供給量からＨＣ消費量を減算することによって算出できる。ＨＣ供給量は、インジェクタ６，１２からの積算された燃料噴射量と、推定触媒温度（エンジン冷却水温度などに基づいて算出できる）とに基づいて、所定の関数又はマップによって求めることができる。ＨＣ消費量は、推定触媒温度所定の酸化しきい値を上回った時間、及びそのときのＨＣ吸着量に基づいて、所定の関数又はマップによって求めることができる。第６実施形態の残余の処理、及び機械的構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５９】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態について説明する。第７実施形態は、触媒１１を上記第２実施形態と同様の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒として構成し、第１の処理要求を、触媒１１のＳＯｘ（硫黄酸化物）堆積量に基づいて取得するものである。
【００６０】
ＳＯｘは、燃料中の硫黄成分Ｓと吸気中の酸素Ｏ２とが燃焼によって結合して生成し、これが硫酸塩Ｘ−ＳＯ４（たとえばＡｌ２（ＳＯ４）３、Ｃｅ２（ＳＯ４）３）として、触媒上に蓄積されるものと考えられている。ＳＯｘ堆積量は、燃料中の硫黄濃度とエンジン本体１での燃料消費量との前回処理後における積算値として算出される。
【００６１】
ＥＣＵ３０は、ＳＯｘ堆積量が基準値よりも多い場合に、触媒要求が成立したと判定し、逆に、ＳＯｘ堆積量が基準値よりも少ない場合に、触媒要求が成立していないと判定する。第７実施形態の残余の処理、及び機械的構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６２】
本発明をある程度の具体性をもって説明したが、クレームされた発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。上記各実施形態及び各変形例に示された種々の技術手段は、可能な限り互いに組み合わせることができる。上記各実施形態及び各変形例では、第１及び第２の処理要求をそれぞれ単一種類としたが、それぞれが複数種類の処理要求を組み合わせたものであってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
３  排気管
１１  触媒
６，１２  インジェクタ
１４  ポンプ
１５  グロープラグ
１８  排気温センサ
１９  ＮＯｘセンサ
２０  ＥＧＲ通路
２２  ＥＧＲバルブ
３０  ＥＣＵ
【図１】
2011125089.tif 000003
【図２】
2011125089.tif 000004
【図３】
2011125089.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月26日(2011.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路内に設けられ前記排気浄化触媒に流入する排気に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から供給された燃料を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置を制御するコントローラと、を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記コントローラは、
前記排気浄化触媒の状態が前記燃料の燃焼を必要としている場合に成立する第１の処理要求が成立し、且つ前記車両の運転状態が前記燃料の燃焼に適した排気酸素濃度を提供する場合に成立する第２の処理要求が成立していないときに、前記燃料供給装置による燃料供給を行わずに、前記加熱装置に電力を供給して前記燃料が着火可能な着火しきい値よりも低い予熱温度に制御し、
前記第１の処理要求と、前記第２の処理要求とが成立しているときに、前記加熱装置を、前記着火しきい値よりも高い着火温度に制御すると共に、前記加熱装置が前記着火温度に達したことを条件に、前記燃料供給装置を制御して燃料供給を行わせることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記コントローラは更に、前記第１及び第２の処理要求が成立した後に、前記第２の処理要求が成立しなくなった場合には、前記第１の処理要求が成立しなくなるまでの間にわたり、前記加熱装置を前記着火温度に制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒の温度が所定値未満であることを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記排気浄化触媒は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であり、
前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定値より多いことを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記排気浄化触媒は選択還元型ＮＯｘ触媒であり、
前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒の還元剤吸蔵量が所定値より少ないことを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記排気浄化触媒はＨＣ吸着触媒であり、
前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒のＨＣ吸着量が所定値より多いことを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記第１の処理要求は、前記排気浄化触媒のＳＯｘ堆積量が所定値より多いことを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記第２の処理要求は、前記車両が減速中であること、及び前記内燃機関がアイドリング中であることのうちの少なくともいずれかを条件として成立することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【国際調査報告】
2011125089.tif 000006
2011125089.tif 000007
2011125089.tif 000008
2011125089.tif 000009